6.2 Теоретичні дослідження

Незадовільне контактне з'єднання при протіканні струму значно нагрівається, і якщо поруч знаходяться горючі матеріали, останні можуть спалахнути, що може призвести до пожежі.

Небезпека посилюється тим, що на надструм в колі електричного зєднання має реагувати автоматичний вимикач, а на струм витоку – пристрій захисного вимикання, тоді як стан контактного зєднання зазвичай не контролюється.

За таких обставин проблема діагностування технічного стану контактних з'єднань з точки зору забезпечення пожежної безпеки є вкрай актуальною.

Останнім часом для виявлення незадовільних контактних з'єднань все частіше застосовуються тепловізори (рис.6.11).

Застосування тепловізорів передусім виправдане для електроустановок високої напруги, але все частіше подібні пристрої (тепловізори, пірометри і т.д.) застосовуються і для діагностування стану контактних з'єднань в низьковольтних електроустановках (хоча в будь-якому разі такий спосіб, звичайно ж, краще, ніж користуватися «органолептичним» методом – за кольором і запахом від контактного з'єднання).

Річ у тому, що тепловізорні картини абсолютно чітко відповідають на питання «що гаряче?» і «де гаряче?», але в принципі не можуть відповісти на практичне питання «чому гаряче?», тому не ясно, що в результаті необхідно зробити, які дії зробити, аби це «гаряче» усунути. Дійсно, температура будь-якого тіла визначається процесами генерації і відведення тепла від нього.

Розглянемо детальніше процес тепловиділення в контактному з'єднанні, що визначається законом Джоуля–Ленца:

Р = U · І,

де U – падіння напруги на контактному з'єднанні;

І – струм, що протікає через контактне з'єднання.

Таким чином, для відповіді на питання «чому гаряче?» необхідно як мінімум виміряти струм і падіння напруги на контактному з'єднанні. На рис. 6.12 представлені результати вимірювань струму і напруги на контактному з'єднанні з використанням аналого-цифрового перетворювача (АЦП) Е-14-440 (10000 відліків в секунду).

З рисунка чітко видно, що падіння напруги на поганому контакті приблизно в 10 разів більше падіння напруги на хорошому контакті (відповідно опір поганого контакту значно вищий).

У зв'язку з цим виникає сповна закономірне питання: чи немає інших ознак, які б однозначно свідчили про наявність поганого контакту в електричному ланцюзі? Відповідь «є» підтверджується відомим фактом, що наявність поганих контактних з'єднань в антенах призводить до генерації 2-ої і 3-ої гармонік передаваного (чи того, що приймається) сигналу [3, 4].

Рисунок 6.11 – Термограма блоку запобіжників(а) і осцилограми струму і падіння напруги наконтактному зєднанні(б)

Враховуючи, що окислені мідні контакти є нелінійним опором, можна також очікувати генерації вищих гармонік струму (напруги) поганими контактними з'єднаннями. На рис. 3 і 4 представлені гармоніки падіння напруги на доброму і поганому контактних з'єднаннях.

На підставі даних цих рисунків можна зробити два висновки:

• на поганих контактах генеруються 2-я і 3-я гармоніки напруги (при розгляді амплітуд сигналів).

• на поганих контактах генеруються парні гармоніки напруги (при розгляді відносних – dB по відношенню до 50 Гц – амплітуд сигналів).

Рисунок 6.12 – Гармоніки напруги(падіння напруги) на якісному і поганому контактному зєднанні

Рисунок 6.13 – Рівень гармонік напруги(падіння напруги) по відношенню до основної гармоніки 50 Гц на якісному і поганому контактному зєднанні